一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，包括定子环、动子环以及支撑轴，所述的定子环由圆盘状初级铁芯和圆盘状绕组组成，所述的初级铁芯由相同的准E字形铁芯沿轴向排列组成，所述的相邻的准E字形铁芯靠在一起的齿构成容错齿，所述的绕组采用集中绕组，所述的绕组绕成圆盘状镶嵌在准E字形铁芯槽中，所述的动子环包括永磁体，所述的动子环安装在支撑轴上。本发明提高了作动器的可靠性和带故障运行的能力，实现了相与相之间的物理隔离和磁路解耦。能使作动器容错运行，提高了绕组的散热性能。降低了铁芯上的涡流损耗。
【专利说明】一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆电磁悬架领域，具体涉及一种电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器。
【背景技术】
[0002]现有的车辆电磁悬架驱动电机一般米用旋转电机和直线电机两种。旋转电机需借助齿轮齿条或滚珠丝杆传动机构驱动悬架，而直线电机能直接驱动悬架，不需要中间传动机构，具有响应速度快、效率高、控制精度高等优点。因此，相比旋转电机，直线电机在电磁悬架中更具优势。尽管直线感应电机具有低成本、高可靠性等优点，但存在效率和功率因数较低等不利因素。圆筒型直线永磁电机具有电枢和定子间零净径向力、无绕组端部、高功率密度/推力密度、高效率、优良的伺服性能等优点，适合电磁悬架使用。
[0003]尽管授权专利号为200410013577.2发明专利《车辆悬架回馈型电磁减振装置》提到使用多相永磁同步直线发电机作为悬架的馈能装置，但没有考虑电机本体的容错性能。申请专利号为201410018433.X发明专利《一种车辆悬架用电磁阻尼减振装置》考虑了永磁直线电机本体的容错性能，但目前汽车上一般安装12V或24V的蓄电池；在轿车上，电磁悬架一般需作动器提供2.5kN的峰值推力，推力密度较高；另外，若电机推力脉动大，会引起悬架抖振。相比三相电机，多相电机具有可靠性高、转矩脉动小、输出功率大等优点，更适合低压供电场合。
【发明内容】
[0004]根据车辆电磁悬架的特性及对驱动电机的性能要求，针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种推力密度大、推力脉动小、相与相之间的磁、热耦合小、容错性能高、定子涡流损耗小且绕组散热性好的车辆电磁悬架驱动直线作动器。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，包括定子环、动子环以及支撑轴，所述的定子环由圆盘状初级铁芯和圆盘状绕组组成，所述的初级铁芯由相同的准E字形铁芯沿轴向排列组成，所述的相邻的准E字形铁芯靠在一起的齿构成容错齿，所述的绕组采用集中绕组，所述的绕组绕成圆盘状镶嵌在准E字形铁芯槽中，所述的动子环包括永磁体，所述的动子环安装在支撑轴上。
[0006]所述的永磁体为准Halbach阵列永磁体,所述的准Halbach阵列永磁体的磁场经初级铁芯构成回路。
[0007]所述的支撑轴是不导磁的钢管或铁磁管。
[0008]所述的准E字形铁芯圆盘由至少四个面积相等的准E字形扇形铁芯组成，所述的准E字形扇形铁芯由一个工字形扇形铁芯和两个L字形扇形铁芯组成，所述的工字形扇形铁芯位于两个L字形扇形铁芯中间。
[0009]所述的定子环由电工铁或者软磁材料坡莫合金制成。
[0010]所述五相圆筒型容错永磁直线作动器，采用矢量解耦控制方法，脉冲宽度调制(PWM)采用载波PWM技术发波。
[0011]采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果:1.车辆电磁悬架驱动作动器本身由于容错齿的存在，使得作动器相与相之间的磁路相互独立，当某相绕组故障时对其它相绕组影响甚小，提高了作动器的可靠性和带故障运行的能力，实现了相与相之间的物理隔离和磁路解耦。
[0012]2.采用五相作动器，提高了作动器推力密度，减小了作动器输出推力脉动，抑制了作动器系统母线上的谐波电流，减小了母线支撑电容容值。在作动器故障时，配合合适的控制策略，能使作动器容错运行，提高了作动器系统的可靠性。
[0013]3.定子铁芯采用工字形和L字形的配合，一方面便于绕组的安装，另一方面增加了绕组和铁心的接触面积，提高了绕组的散热性能。
[0014]4.定子铁芯圆环采用多片扇形组合，降低了铁芯上的涡流损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器结构示意图。
[0016]图2为本发明的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器轴向剖面示意图。
[0017]图3为本发明所述的准E字形铁芯结构示意图。
[0018]图4为本发明所述的准E字形扇形结构示意图。
[0019]图中:1、定子环；1_1、初级铁芯；1_2、绕组；2、动子环；2_1、准Halbach阵列永磁体；3、支撑轴；4、准E字形铁芯；4-1、准E字形扇形铁芯；4-1-1、工字形扇形铁芯；4_1_2、L字形扇形铁芯；5、容错齿。
【具体实施方式】
[0020]下面根据说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的解释。
[0021]以一台五相圆筒型容错永磁直线作动器为例,如图1和图2所不,一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，包括定子环1、动子环2以及支撑轴3，所述的定子环I由圆盘状初级铁芯1-1和圆盘状绕组1-2组成，所述的初级铁芯1-1由10个相同的准E字形铁芯4沿轴向排列组成，所述的相邻的准E字形铁芯4靠在一起的齿构成容错齿5，所述的绕组1-2采用集中绕组，所述的绕组1-2绕成圆盘状镶嵌在准E字形铁芯4槽中，所述的动子环2包括永磁体，所述的动子环2安装在支撑轴3上。
[0022]所述的永磁体为准Halbach阵列永磁体2_1，动子环2有多个准Halbach阵列永磁体2-1构成,位于定子环I内的准Halbach阵列永磁体2_1有9个,永磁体材料为汝铁硼，每个准Halbach阵列永磁体2_1中4个永磁环的充磁方向，如图2所示，从左到右依次为:轴向向右、径向向外、轴向向左、径向指向圆心；所述的准Halbach阵列永磁体2_1的磁场经初级铁芯1-1构成回路。
[0023]所述的支撑轴3是不导磁的钢管或铁磁管。
[0024]所述的永磁直线作动器为五相直流无刷作动器或五相交流正弦波作动器。
[0025]如图3所示，所述的准E字形铁芯4圆盘由面积相等的8块夹角为45度的准E字形扇形铁芯4-1组成，如图4所示，所述的准E字形扇形铁芯4-1由一个工字形扇形铁芯4-1-1和两个L字形扇形铁芯4-1-2组成，所述的工字形扇形铁芯4-1-1位于两L字形扇形铁芯4-1-2中间。
[0026]所述的定子环I由电工铁或者软磁材料坡莫合金制成。
[0027]所述五相圆筒型容错永磁直线作动器，采用矢量解耦控制方法，脉冲宽度调制(PWM)采用载波PWM技术发波，易于进行容错控制，提高作动器可靠性。
【权利要求】
1.一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，包括定子环、动子环以及支撑轴，其特征在于所述的定子环由圆盘状初级铁芯和圆盘状绕组组成，所述的初级铁芯由相同的准E字形铁芯沿轴向排列组成，所述的相邻的准E字形铁芯靠在一起的齿构成容错齿，所述的绕组采用集中绕组，所述的绕组绕成圆盘状镶嵌在准E字形铁芯槽中，所述的动子环包括永磁体，所述的动子环安装在支撑轴上。
2.根据权利要求1所述的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，其特征在于所述的永磁体为准Halbach阵列永磁体,所述的准Halbach阵列永磁体的磁场经初级铁芯构成回路。
3.根据权利要求1所述的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，其特征在于所述的支撑轴是不导磁的钢管或铁磁管。
4.根据权利要求1所述的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，其特征在于所述的准E字形铁芯圆盘由至少四个面积相等的准E字形扇形铁芯组成，所述的准E字形扇形铁芯由一个工字形扇形铁芯和两个L字形扇形铁芯组成，所述的工字形扇形铁芯位于两个L字形扇形铁芯中间。
5.根据权利要求1所述的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，其特征在于所述的定子环由电工铁或者软磁材料坡莫合金制成。
6.根据权利要求1-5所述的一种车辆电磁悬架驱动用五相圆筒型容错永磁直线作动器，其特征在于所述的五相圆筒型容错永磁直线作动器，采用矢量解耦控制方法，脉冲宽度调制采用载波PWM技术发波。
【文档编号】H02K41/02GK104052234SQ201410255689
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】周华伟, 刘国海, 陈龙, 赵万祥, 谢颖, 赵文祥, 吉敬华 申请人:江苏大学